由于傳統(tǒng)植物工廠的照明系統(tǒng)會(huì)耗費(fèi)大量能源，因此目前LED是農(nóng)業(yè)照明應(yīng)用中最具節(jié)能潛力的一項(xiàng)技術(shù)。PIDA指出，在螢光燈植物苗工廠中，照明能耗占運(yùn)行能耗高達(dá)82%。而利用LED替代傳統(tǒng)的照明光源可以大幅減少這些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的照明能耗。以荷蘭為例，在溫室中利用LED的補(bǔ)光實(shí)驗(yàn)顯示，與傳統(tǒng)高壓鈉燈和金屬鹵素?zé)舻认啾龋琇ED可節(jié)能50%-80%；在植物工廠中若使用傳統(tǒng)光源每平方公尺需要配備0.5kW的光源，而LED僅需要0.27kW，耗電量可減少50%。

　　LED農(nóng)業(yè)照明熱度再上升

　　LED作為新一代光源，除了具有環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)外，還有眾多獨(dú)特優(yōu)勢亦有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　從國際范圍來看，LED在植物組培、葉菜生產(chǎn)、溫室補(bǔ)光、植物育苗工廠、藥用植物栽培等方面的應(yīng)用研究都已開展。伴隨研究的開展，也出現(xiàn)了箱體式、臺(tái)燈式微型家庭LED植物生產(chǎn)裝置，可用于家庭、公共場所等的多種蔬菜栽培，拓展了LED的應(yīng)用空間。

　　雖然LED農(nóng)業(yè)照明仍處于初級(jí)階段，但相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定也已被關(guān)注。比如近期，國標(biāo)委發(fā)布了《半導(dǎo)體照明術(shù)語》等48項(xiàng)國標(biāo)制修訂計(jì)劃，其中將制定《植物生長用LED照明術(shù)語和定義》推薦性標(biāo)準(zhǔn)列入其中，半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為起草單位，并計(jì)劃于2014年完成。國際上CIE的“光生物和光化學(xué)發(fā)展研究”分部中亦關(guān)注植物光生物學(xué)研究新進(jìn)展。從國際技術(shù)轉(zhuǎn)化慣例來看，技術(shù)的研發(fā)促使標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生，而通過標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，產(chǎn)品得以推廣并適應(yīng)市場的需要，形成一個(gè)良好的循環(huán)。標(biāo)準(zhǔn)在科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間發(fā)揮著支撐作用。通過好的標(biāo)準(zhǔn)，有科技含量的技術(shù)才能更好的帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。由此，標(biāo)準(zhǔn)的制定也將在一定程度上帶動(dòng)LED農(nóng)業(yè)照明的發(fā)展。

　　農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)照明的需求和能耗在不斷擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)中的種植業(yè)比如設(shè)施園藝、養(yǎng)殖業(yè)比如設(shè)施養(yǎng)殖，水產(chǎn)捕撈中的養(yǎng)殖、誘魚，其他比如食用菌、微藻繁殖等領(lǐng)域都對(duì)人工照明有需求。同時(shí)，氣候變化，極端天氣增多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)越來越大，在這種情況下，穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式比如植物工廠等將成為關(guān)注的重點(diǎn)。也可以想見，未來LED農(nóng)業(yè)照明市場的熱度會(huì)有增無減。

　　人工補(bǔ)光與照明是LED農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最重要的應(yīng)用方式，根據(jù)動(dòng)植物發(fā)育的不同需求，采用不同波長的單色光組合起來形成農(nóng)用照明光源，并通過對(duì)光強(qiáng)、光質(zhì)和光周期的靈活調(diào)整，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與高效生產(chǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要應(yīng)用方向。目前，LED在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到植物照明、畜禽養(yǎng)殖照明、食用菌生產(chǎn)、微藻繁殖、害蟲誘捕、誘魚等眾多領(lǐng)域，前景極為誘人。

　　LED農(nóng)業(yè)照明應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1.LED植物照明應(yīng)用現(xiàn)狀

　　植物照明是LED農(nóng)業(yè)應(yīng)用最為廣闊的領(lǐng)域之一，溫室大棚、植物組培、植物工廠以及食用菌生產(chǎn)等眾多場合均可采用LED代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源。目前，LED植物照明光源主要應(yīng)用場合包括：

　　（1）溫室補(bǔ)光

　　光是作物生長最重要的環(huán)境因子之一，溫室本身的光照比露地要低得多，尤其在冬春季節(jié)和連陰、雨、雪、霧等天氣條件下，光照不足的狀況會(huì)更加明顯，常常會(huì)限制溫室作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，人工補(bǔ)光已經(jīng)成為溫室高效生產(chǎn)的重要手段。目前，溫室的人工補(bǔ)光光源主要有高壓鈉燈、低壓鈉燈、金屬鹵化物燈和熒光燈等，這些光源的紅外和綠光等光譜成分較大，作物光合作用所需的紅、藍(lán)光譜成分相對(duì)較少，光能利用率低，耗能大，運(yùn)行成本高。

　　近年來，隨著LED光源的快速發(fā)展，尤其是大功率LED芯片產(chǎn)品的開發(fā)成功，為溫室補(bǔ)光提供了新的手段。常用的LED溫室補(bǔ)光光源主要有兩種，一種是垂直照射的LED點(diǎn)光源，燈具采用類似于高壓鈉燈的圓頭燈結(jié)構(gòu)；一種是穿插于植株之間進(jìn)行側(cè)面照射的LED帶光源，燈具常常采用柔性燈帶。目前，LED光源用于溫室人工補(bǔ)光仍處于小規(guī)模示范階段。

　　（2）植物工廠

　　植物工廠是通過計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)施內(nèi)植物生育過程的溫度、濕度、光照、CO2濃度和營養(yǎng)等環(huán)境條件進(jìn)行高精度控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，被認(rèn)為是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)取得革命性突破的重要技術(shù)手段之一。目前，植物工廠有兩種主要型式：一種是以溫室為主體的太陽光和人工光并用型植物工廠，其光源系統(tǒng)與溫室補(bǔ)光完全一致；另一種是以封閉的隔熱空間為主體的人工光完全控制型植物工廠，這種植物工廠是在完全人工環(huán)境下進(jìn)行植物生產(chǎn)的方式，受外界氣候影響小，可周年連續(xù)生產(chǎn)，空間利用率和單位面積產(chǎn)量高，但空調(diào)和照明耗電大、運(yùn)行成本高也是限制其發(fā)展的重要瓶頸。因此，節(jié)能降耗已經(jīng)成為人工光完全控制型植物工廠的重要課題。

　　高效率人工光源的應(yīng)用是解決植物工廠能耗問題的重要手段，目前植物工廠的人工照明光源主要有高壓鈉燈和熒光燈等，能耗高，散熱量大，空調(diào)運(yùn)行成本高。LED的出現(xiàn)為解決植物工廠能耗問題提供了重要手段。1994年以來，日本開始試用LED作為植物工廠的照明光源，使用波長為660nm的紅色LED加上5%的藍(lán)色LED的組合光源進(jìn)行人工植物工廠栽培生菜和水稻作物，獲得成功。1997年渡邊博之采用水冷模板LED光源在植物工廠內(nèi)種植蔬菜，栽培方式為營養(yǎng)液膜法（NFT），作物選用生菜、芹菜等，蔬菜定植2周后即可收獲，在800m2（8m×10m×10層）的栽培面積上，每天生產(chǎn)蔬菜5900株，年產(chǎn)蔬菜150萬株。2009年2月，日本FairyAngel公司宣布，開始與LED照明廠商CCS聯(lián)手，開發(fā)出使用LED照明的蔬菜工廠“AngelFarm福井”。2009年9月，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所成功研制出了國內(nèi)第一例智能型LED植物工廠，建筑面積為200m2，采用LED進(jìn)行人工光育苗生產(chǎn)，取得了良好的運(yùn)行效果。

　　（3）植物組培育苗

　　植物組織培養(yǎng)是一項(xiàng)可以通過規(guī)模化生產(chǎn)，在短時(shí)間內(nèi)獲得大量同品質(zhì)種苗的快速繁育技術(shù)。由于組培育苗繁育速度快，不受外界氣候、地域和時(shí)間等條件的約束，目前已經(jīng)成為遺傳育種、種質(zhì)資源保護(hù)和脫毒快繁的重要手段。但傳統(tǒng)的組培光源多為熒光燈，光效低、發(fā)熱量大，能耗成本占其運(yùn)行費(fèi)用的40%-50%。應(yīng)用新型節(jié)能光源、減少能耗一直是植物組培領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。20世紀(jì)90年代以來，世界各國都在積極應(yīng)用LED作為組培光源。Nhut等（2000）開發(fā)出了光照強(qiáng)度可調(diào)，光質(zhì)比例為80%紅光LED+20%藍(lán)光與90%紅光LED+10%藍(lán)光LED兩種香蕉組培光源，經(jīng)過試驗(yàn)，認(rèn)為80%紅光LED+20%藍(lán)光LED的光源具有明顯的優(yōu)勢；饒瑞佶、方煒等（2004）使用超高亮度紅光與藍(lán)光LED開發(fā)出可調(diào)整光量、光質(zhì)、發(fā)光頻率與占空比的組培光源系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在不提高耗電成本條件下提高馬鈴薯組培苗的生長速率。徐志剛等（2008）針對(duì)組培的特殊需求，開發(fā)出了專門用于植物組培的“LED植物培育智能光控系統(tǒng)”。2010年，臺(tái)灣億光電子工業(yè)股份有限公司與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院合作，開發(fā)出了直接采用市電驅(qū)動(dòng)，并與T8或T5熒光燈管無縫對(duì)接的LED燈管，以替代目前在植物組培領(lǐng)域廣泛使用的熒光燈。

　　2.LED養(yǎng)殖照明應(yīng)用現(xiàn)狀

　　現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)普遍采用人工照明促進(jìn)生產(chǎn)，尤其在規(guī)模化設(shè)施養(yǎng)殖場這種需求更加明顯。由于人工光源的顏色、強(qiáng)度、時(shí)長及間斷控制等都會(huì)對(duì)畜禽的行為習(xí)性、生理特性、生長發(fā)育等產(chǎn)生影響，最終會(huì)影響到畜禽的生產(chǎn)性能。因此，養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)中的照明不僅要低能耗、壽命長，而且還應(yīng)具備光環(huán)

　　境參數(shù)的可調(diào)控性能。目前，畜牧業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)中的人工光源主要為白熾燈和節(jié)能熒光燈，這些光源的缺陷一方面是僅能為畜禽活動(dòng)提供必需的可視光線，無法勝任對(duì)照明顏色、強(qiáng)度、時(shí)長及間斷控制的調(diào)控要求；另一方面，節(jié)能熒光燈還含有汞和其他一些有害物質(zhì)，遺棄后會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，歐盟已對(duì)節(jié)能燈中所含有害物質(zhì)提出了較嚴(yán)格的限制要求，實(shí)行誰生產(chǎn)誰負(fù)責(zé)的辦法。淘汰白熾燈和節(jié)能熒光燈已經(jīng)成為必然趨勢，這就為LED在畜牧養(yǎng)殖上的應(yīng)用提供了一個(gè)非常廣闊的空間。近年來，我國學(xué)者通過紅色、藍(lán)色和白色LED光源對(duì)家禽生產(chǎn)性能影響的研究，推出了智能化養(yǎng)雞LED光源系統(tǒng)，并在養(yǎng)雞場投入使用。2010年2月，在亞特蘭大國際家禽養(yǎng)殖設(shè)備展上，ONCE公司AGRISHIFT?推出了漸變式禽類養(yǎng)殖LED燈，采用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)光周期的控制，比較簡易，但缺乏對(duì)光色、光強(qiáng)和光周期的實(shí)時(shí)控制，仍有待于進(jìn)一步改進(jìn)。